Autodesk auf der Hannover Messe 2017: Die Zukunft der Produktion

Autodesk zeigt auf der diesjährigen Hannover Messe (24.- 28. April), der Weltleitmesse für Industrie, wie die Zukunft der Produktion aussehen könnte. Im Fokus des Messeauftritts stehen die Themen Robotik und industrieller 3D-Druck. Verschiedene Pilotanwendungen, wie Metall-3D-Druck, sich selbst überwachende Robotersysteme, eine 3D gedruckte Stahlbrücke oder mithilfe künstlicher Intelligenz designte Autos geben Einblicke, wie diese Technologien bereits heute vielversprechend eingesetzt werden.

Das sind die Themen im Überblick:

Robotik und 3D-Druck im Einklang

SHRMP (Supervised High-Rate Metal Printing) – Industrieroboter mit Verstand

Um das Potenzial von 3D-Druck auch im großen Maßstab auszunutzen, müssen Roboter und entsprechende Drucksysteme in der Lage sein, autonom zu arbeiten und mitzubekommen, was in ihrer Umgebung geschieht. Sie brauchen also die Fähigkeit der Wahrnehmung, um auf unvorhergesehene Dinge aller Art reagieren zu können. Bislang war das kaum möglich, da entsprechende Industrieroboter für gewöhnlich „blind“ sind, also nicht bemerken, was um sie herum passiert. Druckt ein Industrieroboter ein Objekt, kann er nicht selbst prüfen, ob der Druckvorgang ideal verläuft oder Fehler passieren. Neu entwickelte Software gibt den Robotern „Augen“. Dies gelingt durch den Einsatz von Scannern und einem so genannten Cloosed-Loop Computer Vision System, das von Autodesk entwickelt wurde. Die Roboter lernen, auf ihre Umwelt zu achten und ihr Verhalten selbst zu korrigieren. Ein Beispiel hierfür ist SHRMP (Supervised Hight-Rate Metal Printing): Ein sechsachsiger Roboterarm kann millimetergenaue Edelstahlstrukturen drucken, wobei der gesamte Druck kontinuierlich gescannt wird. Dadurch kontrolliert das System sich selbst, entdeckt Fehler und berechnet die beste Strategie für den weiteren Druckvorgang. Kommt ihm beispielsweise ein anderer Roboter oder Mensch zu nahe, stoppt der Roboter seine Arbeit und verhindert so einen Zusammenstoß. Zudem bemerkt er beispielsweise rechtzeitig selbst, wenn Druckschichten nicht optimal ausgeführt worden sind. Die Technologie zeigt somit, wie 3D-Druck im großen Maßstab in der industriellen Fertigung angewandt werden kann. Beispiele für auf diese oder ähnliche Weise erstellte Produkte, die Robotik und 3D-Druck vereinen, stellt Autodesk auf der Messe aus.  

RAMLAB im Hafen Rotterdam – Individuelle Ersatzteile auf Knopfdruck

Zu einer der wichtigsten Schnittstellen im weltweiten Frachtverkehr zählt Europas größter Hafen in Rotterdam. Um diese Stellung beizubehalten und weiter an der Spitze des Fortschritts zu stehen, setzt Rotterdam auf neue Technologien wie Robotik und 3D-Druck. In Zusammenarbeit mit Partnern wie Autodesk, wurde deshalb das Rotterdam Additive Manufacturing Fieldlab (RAMLAB) gegründet. Das Labor für additive Fertigungstechniken beschäftigt sich nicht nur mit Forschungsprojekten, sondern beheimatet auch einen 6-Achsen-Roboterarm, der durch Autodesk Software gesteuert wird und im Additivverfahren bis zu sechs Meter große Metallteile herstellt. Damit sind beispielsweise Reedereien in der Lage, deutlich schneller und effizienter auf Abruf individuelle Ersatzteile zu produzieren und Komponenten vor Ort computergestützt zu reparieren. Neue Reparatur- und Fertigungsprozesse machen das Schiff schneller wieder einsatzbereit. Daraus resultieren massive Kosteneinsparungen, zudem wird die Logistikkette entlastet. Ein Beispiel für diesen Hybrid-Fertigungsansatz ist eine moderne Schiffsschraube. Sie wurde im 3D-Verfahren gedruckt und dann mit herkömmlichen CNC-Frästechniken innerhalb weniger Tage fertiggestellt. Sie wird auf der Hannover Messe gemeinsam mit weiteren in Rotterdam gefertigten Schiffsteilen ausgestellt. 

MX3D – 3D-Druck einer Stahlbrücke

Bislang war 3D-Druck größtenteils auf kleinere Bauteile beschränkt. Welches Potenzial die Technologie auch für die Herstellung großer Objekte hat, zeigt eine Stahlbrücke, die das niederländische Unternehmen MX3D derzeit über einen Kanal in Amsterdam baut. Bei der Entwicklung der Brücke spielt Autodesk Project Dreamcatcher, eine Software für generatives Design, eine entscheidende Rolle. Durch den Einsatz von Algorithmen, die nachahmen, wie die Evolution bestimmte Formen akzeptiert oder verwirft, erzeugt die generative Gestaltungssoftware extrem komplexe Formen. Dabei werden selbst kleinste Mengen von Material genau an der richtigen Stelle platziert. So entstehen optimierte Strukturen, welche die Belastungsfähigkeit einer herkömmlichen Konstruktion deutlich übertreffen. Bis vor kurzem gab es aber noch keine Maschinen, die solche Formen auch für größere Objekte herstellen konnten. Das ist mit 6-Achsen-Robotern jetzt möglich, die im 3D-Verfahren Metall an jeder beliebigen Stelle im Raum durch Verschweißen ablagern und so die Erstellung größerer Bauteile ermöglichen. Besucher können sich auf dem Autodesk-Stand anhand eines Bauteils der Stahlbrücke einen Eindruck von den Möglichkeiten der Technologie machen. 

Künstliche Intelligenz als Designer

Hack Rod – der Sportwagen, der sich selbst optimiert

Künstliche Intelligenz und Design – wie gut das zusammenpasst, zeigt der Sportwagen Hack Rod. Dabei handelt es sich um das weltweit erste mithilfe künstlicher Intelligenz entwickelte Fahrgestell. Für die generative Gestaltung des Wagens haben die Entwickler ein Auto mit Sensoren verkabelt und es auf anspruchsvolle Testfahrten in die kalifornische Wüste geschickt. Dabei wurden unter anderem die Kräfte ermittelt, die auf das Auto wirken oder die Hirnströme des Fahrers gemessen. Insgesamt wurden über 20 Millionen Datensätzen gesammelt und ausgewertet. Diese Informationen wurden anschließend in Autodesk Project Dreamcatcher eingespeist, welche auf dieser Grundlage ein ideales Fahrgestell ermittelte. Im Zusammenspiel mit der Software hat Hack Rod sich also selbst konstruiert. Mit generativer Gestaltung entwickelte komplexe Formen sind mit herkömmlichen Fertigungsmethoden aber nur schwerlich herstellbar. Deshalb ist geplant, im Fertigungsprozess auch auf 3D-Druckverfahren zurückzugreifen, um die Fahrzeugkonstruktion weiter zu optimieren. Auf der Hannover Messe zeigt Autodesk den Rahmen von Hack Rod.